应用程序如何保持执行状态？

Question

在操作系统中运行的应用程序如何保持执行状态，即使它们已经完成了所请求的任务，例如我打开一个文本编辑器应用程序，编写一些文本并保存它，但应用程序仍然在执行中，即它是跑步。程序不是在完成所有指令后立即退出执行（即终止）吗？那么这是如何实现的呢？ 我很好奇应用程序开发框架是如何做到这一点的。 类似地，网络服务器如何始终运行，理想情况下应该如此。

一种天真的方法可能是使用始终为真的循环，即

while(1) {
    // perform the operations
}

我还向 AI 询问过，它建议应用程序可能使用阻塞 I/O 系统调用，如

select()

、

poll()

或

epoll_wait()

。

但我不确定它是什么以及其幕后工作原理。

Answer 1

这实际上在不同的计算级别上表现不同。

---

在CPU级别，除非你告诉它做一些特定的事情以避免运行（例如“停止”或“调用系统调用1234，恰好是

exit()

”，否则CPU将继续运行程序的代码段。所以如果编译器没有插入结束程序的指令，并且代码段现在在最后一条指令之后包含垃圾，CPU 将执行这些垃圾指令（直到发生某些情况，例如段错误）。

---

在编程语言层面，如果我们以C为例，如果你有这个

main()

：

int main(int argc, char **argv) {
  printf("hello world\n");
  return 0;
}

然后，当您链接程序时实际发生的情况是，生成的二进制文件包含一个入口点，大致行为如下：

void _start() {
  c_runtime_setup();
  int ret = main(argc, argv);
  exit(ret);
}

所以语言会使用 exit() 来避免运行垃圾代码，但是 main() 内部的程序如果愿意也可以调用 exit()。 （就此而言，设置阶段也可以在进入 main() 之前退出）。

---

在框架级别，如果您用伪代码绘制它们的 main() 草图，您会得到类似的东西（严重过度简化）：

int main() {
  register_handlers();
  while (true) {
    event = wait_event();
    process_event(event);
  }
}

地点：

• register_handlers() 创建事件和事件处理程序之间的映射。
• wait_event() 等待某个事件 - 可能类似于 Web 服务器中的 epoll_wait() 或等待 GUI 应用程序中的键盘/鼠标输入。
• process_event() 查阅事件处理程序映射并调用适当的处理程序，例如 Web 服务器中的 HTTP 处理程序，或 GUI 应用程序中的“将文件保存到磁盘”方法。

epoll_wait()

和朋友是需要监视一组资源的操作系统系统调用，操作系统会阻塞调用线程，直到（至少）其中一个资源经历了事件（或外部事件，如超时或信号）已提出）。
“事件”，如上所述，可以是键盘输入、网络数据包、文件写入等..

在许多此类框架中，此“事件循环”实际上可能在专用线程而不是主线程上运行，并且在许多框架中，事件处理程序在单独的线程上运行（或预期运行）。

这意味着当保存到文件写入磁盘的事件处理程序仍在运行时，事件循环已经在等待下一个事件，而不是退出。

通常注册的一个事件是“用户单击了‘退出’菜单项”，其处理程序是“退出程序”。
通常退出程序的另一个事件是“收到操作系统中断信号”（Unix 上的 SIGINT）。